De l’autre côté du miroir: Les chercheurs disposent désormais d’un moyen de mener des expériences sur des neurones biologiques in vitro. Ces organoïdes du cerveau humain – il y en a 16 au total – visent à développer le premier processeur vivant au monde et sont accessibles à distance via une plateforme en ligne pour 500 $ par mois si vous êtes une université ou un établissement d’enseignement.
La plateforme a été développée par FinalSpark, une startup suisse de bioinformatique, qui rapporte que trois douzaines d’universités ont exprimé leur intérêt pour l’utilisation de leur plateforme. FinalSpark souligne les économies d’énergie significatives qu’il pourrait offrir dans la formation et l’exploitation de grands réseaux de neurones artificiels, tels que ceux utilisés dans les grands modèles de langage. Cependant, cet objectif est encore loin d’être atteint : le projet n’en est qu’à ses débuts, et le co-fondateur Fred Jordan déclare qu’un objectif aussi ambitieux ne peut être atteint que grâce à une collaboration internationale.
Le composant biologique utilise des organoïdes du cerveau antérieur dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme. Ces organoïdes peuvent survivre pendant des années et contenir des neurones, des oligodendrocytes et des astrocytes caractéristiques de la région du cerveau antérieur, selon un article publié dans la revue scientifique Frontiers.
Voici à peu près comment cela fonctionne : Neuroplatform permet des expériences électrophysiologiques à long terme sur des réseaux neuronaux biologiques, ou BNNS, qui incluent l’enregistrement de l’activité neuronale, la fourniture d’une stimulation électrique et le contrôle de l’environnement pendant plus de 100 jours. Le but de ces expériences est de programmer les BNN pour effectuer des calculs, analogues à la formation de réseaux de neurones artificiels.
Le hardware comprend un système de réseau de microélectrodes pour l’interface avec les organoïdes du cerveau antérieur, une microfluidique pour l’administration automatisée du milieu, une surveillance environnementale et un système de lumière UV pour libérer les neurotransmetteurs de la cage.
Le logiciel intègre ensuite le contrôle des composants matériels, l’enregistrement des données, les algorithmes de détection des pics et une API Python qui permet des expériences complexes en boucle fermée et l’intégration avec des bibliothèques d’apprentissage automatique.
Il est intéressant de noter que si les puces de silicium peuvent résister à une utilisation pendant des années, les structures neuronales utilisées dans les bioprocesseurs ont une durée de vie adaptée à des expériences de plusieurs mois, selon FinalSpark. Initialement, les réseaux de microélectrodes (MEA) de l’entreprise ne duraient que quelques heures, mais les améliorations apportées au système ont prolongé la durée de vie des organoïdes à environ 100 jours.
Alors que l’utilisation de la puissance de calcul continue d’exploser, en particulier dans les opérations à grande échelle telles que les centres de données, celles-ci ponctionnent considérablement les infrastructures et les ressources. Le problème spécifique que FinalSpark cherche à résoudre concerne les exigences énergétiques élevées liées à la formation et à l’exploitation de grands réseaux de neurones artificiels. Ces bioprocesseurs sont composés de neurones vivants capables d’apprendre et de traiter des informations et consomment un million de fois moins d’énergie que les processeurs numériques traditionnels.
Mais cet avantage ne se concrétisera probablement qu’à long terme. À l’heure actuelle, FinalSpark a accordé un accès gratuit à neuf institutions à des fins de recherche uniquement. À mesure que la demande augmente, la société étendra sa neuroplateforme, avec l’objectif commun de construire le premier processeur vivant au monde.
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